EP0773371A1 - Vorrichtung zum Verbinden von im Abstand zueinander anzuordnenden Bauteilen - Google Patents

Vorrichtung zum Verbinden von im Abstand zueinander anzuordnenden Bauteilen Download PDF

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EP0773371A1
EP0773371A1 EP95117553A EP95117553A EP0773371A1 EP 0773371 A1 EP0773371 A1 EP 0773371A1 EP 95117553 A EP95117553 A EP 95117553A EP 95117553 A EP95117553 A EP 95117553A EP 0773371 A1 EP0773371 A1 EP 0773371A1
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EP
European Patent Office
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component
forming component
connecting screw
abutment
components
Prior art date
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EP95117553A
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English (en)
French (fr)
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EP0773371B1 (de
Inventor
H. Streubel
H. Kuhlenkamp
Dr. Klasfauseweh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Deustchland GmbH
Original Assignee
Benteler Deustchland GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • F16B5/0216—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread the position of the plates to be connected being adjustable
    • F16B5/0233—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread the position of the plates to be connected being adjustable allowing for adjustment perpendicular to the plane of the plates

Definitions

  • the invention relates to a device for connecting components to be arranged at a distance from one another according to the features in the preamble of claim 1.
  • spacers When connecting components with mounting openings at the correct distance, spacers are generally used, which are integrated between the components to be connected. Such a device is part of the prior art through EP 0 176 663 A1.
  • the spacer is equipped with helical slope surfaces. Suitable counter slope surfaces are assigned in such a way that the slope surfaces are supported on one another. When the support surfaces rotate relative to one another, the spacer is disengaged in the axial direction. The rotation is initiated via the connecting screw, the spacer being dragged into its support position.
  • a device for adjusting a first component relative to a second component which uses a variable-length spacer.
  • the disadvantage here is that the correct length of the spacer bush must first be set using a separate tool before the second component can be assembled and fixed. If it turns out that the setting of the spacer was not selected correctly, it is necessary to dismantle the component to be connected and readjust the spacer.
  • the spacers In addition to the cost of the spacers, which has a disadvantageous effect especially in mass production, it should not be forgotten that the spacers also mean additional weight. This is particularly disadvantageous in those branches of industry which pursue a consistent lightweight construction, for example in motor vehicle construction, since there is a general effort to further reduce weight.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for connecting components to be arranged at a distance from one another, which is easier to manufacture as well as being reduced in weight and still guaranteeing reliable, distance-appropriate assembly.
  • this aim is achieved by a device according to claim 1, in which a forming component is arranged on one component and is displaced axially to the connecting screw in the direction of the other component during screwing through the abutment.
  • the device according to the invention is particularly suitable for the connection of thin-walled sheet metal components.
  • the forming element has a low axial stiffness in the direction of the longitudinal axis of the connecting screw, but a high radial stiffness.
  • the axial stiffness affects the load cases of tensile pressure between the components.
  • the high radial rigidity counteracts shear loads between the components.
  • the forming element is designed so that it adapts to the given distances between the components during assembly. Due to the interaction of the connecting screw with the abutment, the forming component is subjected to an axial force. This creates a relative axial displacement along the screw axis. The axial force thus causes the deformed component to roll continuously until it abuts the first component with its section assigned to the abutment.
  • the plastic stiffness of the forming component in the axial direction is less than the elastic stiffness of the components to be connected to one another. In this way, undesired relative movements of the components relative to one another can be avoided or minimized.
  • the elastic stiffness of the deformed component is usually specified on a material-specific basis. Achieving the axial and radial stiffness of the deformed component, which is adapted to the respective application, can be achieved via its shape, wall thickness and / or material.
  • the device according to the invention does not require a separate spacer. This enables considerable cost savings. Furthermore, a further weight reduction can be realized by the invention.
  • the forming component is an integral part of one of the components to be connected.
  • the forming component is then molded directly from the material of the component. This can be done thermoforming.
  • a wall thickness adjustment of this integrated forming component in order to set the required axial and radial rigidity can be carried out during production during the deep-drawing process by targeted adjustment of the material flow.
  • the forming component is connected to the second component in terms of joining technology.
  • This embodiment is always appropriate if a formed component with the required rigidity, for example for material-specific or production-related reasons, cannot be molded onto the component directly or only with greater effort.
  • the separately formed forming component can be connected to the second component by means of suitable joining methods, for example by means of welding, riveting, gluing, clamping and the like.
  • the rigidity of a formed component is to vary the shape or contour of the formed component. It is also conceivable that the shaping component is shaped in segments. In addition, the stiffness can be defined by choosing the appropriate wall thickness and the material.
  • a forming component that is particularly suitable for practical use is characterized in the features of claim 4.
  • the forming component is designed in the manner of a sleeve-like crimping with two wall sections running approximately parallel to one another. The bottom of the forming component is aligned approximately transversely to the wall sections.
  • a nut is attached to the floor as an abutment for the connecting screw. Although the nut is welded in an advantageous manner, the fixing is also possible in another way. It can be riveted, clamped or glued, for example.
  • a further embodiment of the invention provides, according to the features of claim 5, that the shaping component has a wall section oriented approximately parallel to the axis of the connecting screw with a wave-like structure.
  • the shaft structure is stretched or pulled apart during assembly. The forming takes place exclusively in the area between the two components to be connected.
  • a stabilizing element is provided according to the features of claim 6. This variant can be used for connections that are subject to greater shear stress.
  • the contour of the stabilizing element is matched to the forming component. Also with regard to the material the stabilizing element can be adapted to the respective application,
  • the embodiment according to claim 7 can be used.
  • a support bearing is assigned to the free end of the connecting screw.
  • the support bearing can be formed by a counter plate.
  • the connecting screw is guided in the nut until the free end of the connecting screw touches the counter plate.
  • the counter plate and the forming component are braced against one another. This leads to a spread. This moves the abutment towards the first plate.
  • the counter plate is adapted in terms of material, geometry and thickness to the connection to be made in such a way that it is pierced by the connecting screw when the bottom of the forming component rests on the first component.
  • the connecting screw can be provided with a specially designed tip.
  • the counter plate can also be preformed accordingly, for example through a hole, a notch or the like.
  • the deformed component is brought into the end position of the assembly without there being any relative displacements between the components to be connected.
  • the force that is required to displace the abutment and thus to roll the forming component only acts between the counter plate and the forming component.
  • FIGS. 1 and 2 The basic principle is explained with reference to FIGS. 1 and 2, the situation before assembly being shown in the left half of the figure and the situation after assembly in the right half of the picture. Three further embodiments of the device according to the invention are explained in more detail in FIGS. 3 to 6.
  • FIG. 1 shows a device for connecting sheets 1 and 2 which are at a distance x from one another.
  • a forming component 3 is formed on the sheet 2.
  • the forming component 3 is cup-shaped with two approximately parallel wall sections 4 and 5, which merge into one another via the fold 6.
  • the axial rigidity of the forming component 3 in the direction of arrow PF 1 is comparatively low compared to the radial rigidity in the direction of arrow PF 2 .
  • a nut 8 is fixed as an abutment 9 for a connecting screw 10.
  • the connecting screw 10 is passed through a mounting opening 11 in the first plate 1 and a mounting opening 12 of the second plate 2, so that the connecting screw 10 can be screwed into the nut 8.
  • the forming component 3 is subjected to an axial force while the nut 8 is displaced. This axial force ensures that the forming component 3 rolls continuously until its bottom 7 rests on the sheet metal 1 (FIG. 1, right half of the figure).
  • the resulting relative Extension of the inner wall section 5 is compensated for in a corresponding shortening of the outer wall section 5.
  • a prerequisite for this rolling of the forming component 3 is that its plastic axial rigidity is less than the elastic rigidity of the sheets 1 and 2 to be connected to one another. This can be achieved by specifically adapting the wall thickness of the formed component 3 to the respective application or assembly case.
  • a forming component 13 is designed as a separate individual part.
  • the use of the shaping component 13 is appropriate in those cases in which a shaping component with the desired rigidity cannot itself be molded on one of the components to be connected.
  • the deformed component 13 is placed in an assembly opening 14 on the lower plate 15 as seen in the image plane (FIG. 2, left half of the image). With the leg section 18 oriented radially to the wall sections 16, 17, the shaping component 13 is welded to the sheet 15.
  • FIG. 3 shows a device in which a sleeve 26 is assigned as a stabilizing element 27 to a forming component 25. This increases the rigidity in the radial direction.
  • the stabilizing element 27 is adapted in its contour to the deformed component 25 and adjusted to the required rigidity by appropriate coordination of the wall thickness and the material.
  • FIG. 3 corresponds to that in FIG. 2, so that corresponding components are provided with the same reference numerals.
  • FIG. 4 shows a possibility of varying the radial and plastic axial rigidity of a deformed component 28 by a change in shape. This takes place in the deformed component 28 in that the distance y between the wall sections 29, 30 is chosen to be larger than, for example, in the deformed component 3 according to FIG Enlargement of the radius of curvature R.
  • FIG. 5 shows a device with a shaping component 32 which has a wall section 34 with a wave-like structure which is aligned approximately parallel to the axis of the connecting screw 33.
  • the forming component 32 furthermore has a base 36, which is aligned parallel to the sheet metal 35, for abutment of the abutment 37. On the sheet metal 38, the forming component 32 is fixed by welding with its edge 39 extending parallel to the sheet metal 38.
  • the wave-like structure of the wall section 34 is pulled apart, the reshaping taking place exclusively between the sheets 35 and 38.
  • FIG. 6 An embodiment is described with reference to FIG. 6, which can be used in applications in which the plastic rigidity of a deformed component cannot be made smaller than the elastic rigidity of the components to be connected.
  • the sheets 40, 41 are clamped together according to the invention by means of a connecting screw 42 and the nut 43, a forming component 44 being formed on the sheet 41 in the manner described.
  • a support bearing 46 in the form of a counter plate 47 is assigned to the free end 45 of the connecting screw 42.
  • the counter plate 47 forms part of a pot-shaped sheet metal component 48, which is placed on the forming component 44. With its peripheral edge 49, the sheet metal component 48 is fixed to the sheet 41.
  • the wall section 50 of the sheet metal component 48 aligned axially to the connecting screw 42 abuts the wall section 51 of the forming component 44.
  • the connecting screw 42 is screwed into the nut 43 until it touches the counter plate 47 (FIG. 6a).
  • the forming component 44 and the counter plate 47 are braced or spread apart (FIG. 6b).
  • the nut 43 is moved toward the sheet metal 40, the forming component 44 being unrolled axially.
  • the thickness of the counter plate 47 is locally reduced by the tip 52 of the connecting screw 42.
  • the counter plate 47 is designed in terms of material, geometry and thickness so that it is pierced by the connecting screw 42 when the bottom 53 of the forming component 44 abuts the upper plate 40 ( Figure 6c).
  • the forming component 44 can be transferred into its mounting position without there being any relative displacements between the sheets 40 and 41.
  • the force required to move the bottom 53 against the upper plate 40 only acts between the counter plate 47 and the forming component 44.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Hooks, Suction Cups, And Attachment By Adhesive Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von im Abstand zueinander anzuordnenden und mit Montageöffnungen (11, 12) versehenen Bauteilen (1, 2) mittels einer Verbindungsschraube (10) und dieser zugeordnetem Widerlager (9) in Form einer Mutter (8). Am Bauteil (2) ist ein bei der Verschraubung durch das Widerlager (9) axial zur Verbindungsschraube (10) in Richtung auf den ersten Bauteil (1) verlagerbarer Umformbauteil (3) angeordnet. Der Umformbauteil (3) ist napfartig gestaltet mit zwei annähernd parallel verlaufenden Wandabschnitten (4, 5). Am Boden (7) ist die Mutter (8) festgelegt. Durch das Zusammenwirken der Verbindungsschraube (10) mit der Mutter (9) wird das Umformbauteil (3) mit einer Axialkraft beaufschlagt. Diese Axialkraft sorgt für ein kontinuierliches Abrollen des Umformbauteils (3), bis dieses mit seinem Boden (7) am Blech (1) anliegt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von im Abstand zueinander anzuordnenden Bauteilen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Beim abstandsgerechten Verbinden von mit Montageöffnungen versehenen Bauteilen kommen in der Regel Distanzstücke zum Einsatz, die zwischen die zu verbindenden Bauteile eingegliedert sind. Eine solche Vorrichtung zählt durch die EP 0 176 663 A1 zum Stand der Technik. Das Distanzstück ist mit wendelgangförmigen Steigungsflächen ausgestattet. Diesen sind passende Gegensteigungsflächen so zugeordnet, daß sich die Steigungsflächen aufeinander abstützen. Bei der Drehung der Stützflächen zueinander wird das Distanzstück in axialer Richtung ausgerückt. Die Drehbewegung wird über die Verbindungsschraube eingeleitet, wobei das Distanzstück in seine Abstützstellung mitgeschleppt wird.
  • Die vorstehend beschriebene Bauart hat sich bewährt und wird in der Praxis häufig dann angewandt, wenn zwei Bauteile um ein axiales Maß relativ zueinander bewegt werden sollen. Sie benötigt jedoch eine Reihe von Einzelbauteilen, um den gewünschten Erfolg zu gewährleisten. Die Einzelteile und damit die Gesamtlösung erfordern einen höheren Fertigungsaufwand, der sich negativ auf die Kosten der Vorrichtung auswirkt.
  • Aus der DE 36 20 005 C1 ist desweiteren eine Vorrichtung zum Einstellen eines ersten Bauteils relativ zu einem zweiten Bauteil bekannt, welche sich einer längenveränderlichen Distanzbuchse bedient. Nachteilig wirkt sich hier aus, daß zunächst die korrekte Länge der Distanzbuchse mit Hilfe eines gesonderten Werkzeugs eingestellt werden muß, bevor das zweite Bauteil montiert und festgelegt werden kann. Stellt sich heraus, daß die Einstellung der Distanzbuchse nicht korrekt gewählt war, ist eine Demontage des zu verbindenden Bauteils und eine Neueinstellung der Distanzbuchse notwendig.
  • Neben dem Kostenaufwand für die Distanzstücke, welcher sich insbesondere bei der Massenproduktion nachteilig auswirkt, darf nicht unberücksichtigt bleiben, daß die Distanzstücke auch zusätzliches Gewicht bedeuten. Dies ist gerade in solchen Industriezweigen nachteilig, die eine konsequente Leichtbauweise verfolgen, beispielsweise im Kraftfahrzeugbau, da hier das generelle Bestreben nach weiterer Gewichtsreduzierung besteht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verbinden von im Abstand zueinander anzuordnenden Bauteilen zu schaffen, die einfacher herzustellen sowie gewichtsreduziert ist und dennoch eine verläßliche abstandsgerechte Montage gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht, bei der an einem Bauteil ein Umformbauteil angeordnet ist, der bei der Verschraubung durch das Widerlager axial zur Verbindungsschraube in Richtung auf den anderen Bauteil verlagert wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet für die Verbindung von dünnwandigen Blechbauteilen.
  • Das Umformelement weist in Richtung zur Längsachse der Verbindungsschraube eine geringe axiale Steifigkeit, aber eine hohe radiale Steifigkeit auf. Die axiale Steifigkeit betrifft die Lastfälle von Zug-Druck zwischen den Bauteilen. Die hohe radiale Steifigkeit wirkt Schubbelastungen zwischen den Bauteilen entgegen.
  • Das Umformelement ist so gestaltet, daß es sich bei der Montage den jeweils gegebenen Abständen zwischen den Bauteilen anpaßt. Durch das Zusammenwirken der Verbindungsschraube mit dem Widerlager wird das Umformbauteil mit einer Axialkraft beaufschlagt. Dabei entsteht längs der Schraubenachse eine relative Axialverschiebung. Die Axialkraft bewirkt somit ein kontinuierliches Abrollen des Umformbauteils, bis dieses mit seinem dem Widerlager zugeordneten Abschnitt am ersten Bauteil anliegt.
  • Für den Abrollvorgang ist es vorteilhaft, wenn die plastische Steifigkeit des Umformbauteils in axialer Richtung geringer ist als die elastische Steifigkeit der zu verbindenden Bauteile zueinander. Dadurch lassen sich unerwünschte Relativbewegungen der Bauteile zueinander vermeiden bzw. minimieren.
  • Die elastische Steifigkeit des Umformbauteils ist üblicherweise materialspezifisch vorgegeben. Die Erzielung der auf den jeweiligen Anwendungsfall angepaßten axialen und radialen Steifigkeit des Umformbauteils kann über dessen Form, Wanddicke und/oder Werkstoff realisiert werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedarf es keines gesonderten Abstandshalters. Damit sind erhebliche Kosteneinsparungen möglich. Desweiteren kann durch die Erfindung eine weitere Gewichtsreduzierung realisiert werden.
  • Nach den Merkmalen des Anspruch 2 ist der Umformbauteil einstückiger Bestandteil eines der zu verbindenden Bauteile. Der Umformbauteil ist dann direkt aus dem Material des Bauteils herausgeformt. Dies kann tiefziehtechnisch vorgenommen werden. Eine Wanddickenanpassung dieses integrierten Umformbauteils zur Einstellung der erforderlichen axialen und radialen Steifigkeit kann bei der Herstellung während des Tiefziehvorgangs durch gezielte Einstellung des Werkstoffflusses vorgenommen werden.
  • Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht nach Anspruch 3 vor, daß der Umformbauteil fügetechnisch mit dem zweiten Bauteil verbunden ist. Diese Ausführungsform bietet sich immer dann an, wenn ein Umformbauteil mit der erforderlichen Steifigkeit, beispielsweise aus materialspezifischen oder fertigungstechnischen Gründen, nicht oder nur mit höherem Aufwand direkt an das Bauteil angeformt werden kann. Das separat ausgeführte Umformbauteil kann durch geeignete Fügeverfahren, beispielsweise mittels Schweißen, Nieten, Kleben, Klemmen und ähnlichem, mit dem zweiten Bauteil verbunden werden.
  • Weitere Möglichkeiten zur Einstellung der Steifigkeit eines Umformbauteils bestehen in der Variation von Form oder Kontur des Umformbauteils. Denkbar ist auch, daß das Umformbauteil segmentweise ausgeformt ist. Darüberhinaus kann eine Definition der Steifigkeit durch Wahl der geeigneten Wanddicken und des Werkstoffs vorgenommen werden.
  • Ein für die Praxis besonders gut geeignetes Umformbauteil ist in den Merkmalen des Anspruchs 4 charakterisiert. Der Umformbauteil ist dabei nach Art einer hülsenartigen Einbördelung ausgebildet mit zwei annähernd parallel zueinander verlaufenden Wandabschnitten. Der Boden des Umformbauteils ist zu den Wandabschnitten annähernd quer ausgerichtet. Am Boden ist eine Mutter als Widerlager für die Verbindungsschraube angebracht. Obwohl die Mutter in vorteilhafter Weise festgeschweißt wird, ist die Festlegung auch in anderer Weise möglich. Sie kann beispielsweise genietet, geklemmt oder geklebt sein.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht nach den Merkmalen des Anspruchs 5 vor, daß der Umformbauteil einen etwa parallel zur Achse der Verbindungsschraube ausgerichteten Wandabschnitt mit einer wellenartigen Struktur besitzt. Bei der Montage wird die Wellenstruktur gedehnt bzw. auseinandergezogen. Die Umformung findet ausschließlich in dem Bereich zwischen den beiden zu verbindenden Bauteilen statt.
  • Zur Erhöhung der Steifigkeit in radialer Richtung ist nach den Merkmalen des Anspruchs 6 ein Stabilisierungselement vorgesehen. Diese Variante kann bei Verbindungen eingesetzt werden, die stärker auf Schub beansprucht werden. Das Stabilisierungselement ist in der Kontur an den Umformbauteil angeglichen. Auch hinsichtlich des Werkstoffs kann das Stabilisierungselement auf den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt sein,
  • In Anwendungsfällen, bei denen die plastische Steifigkeit des Umformbauteils nicht kleiner als die elastische Steifigkeit der zu verbindenden Bauteile gestaltet werden kann, läßt sich die Ausführungsform gemäß Anspruch 7 einsetzen.
  • Hierbei wird dem freien Ende der Verbindungsschraube ein Abstützlager zugeordnet. In einer einfachen Form kann das Abstützlager durch ein Gegenblech gebildet werden. Bei der Montage wird die Verbindungsschraube in der Mutter geführt, bis das freie Ende der Verbindungsschraube das Gegenblech berührt. Bei der Fortsetzung der Schraubbewegung werden das Gegenblech und der Umformbauteil gegeneinander verspannt. Es kommt so zu einer Spreizung. Das Widerlager wird dadurch auf das erste Blech zu bewegt. Das Gegenblech ist hinsichtlich Werkstoff, Geometrie und Dicke derart an die herzustellende Verbindung angepaßt, daß dieses von der Verbindungsschraube durchstoßen wird, wenn der Boden des Umformbauteils am ersten Bauteil anliegt. Hierzu kann die Verbindungsschraube mit einer speziell ausgebildeten Spitze versehen sein. Zur Unterstützung dieses Vorgangs kann das Gegenblech auch entsprechend vorgeformt sein, beispielsweise durch eine Bohrung, eine Einkerbung oder ähnliches.
  • Das Umformbauteil wird auf diese Weise in die Endposition der Montage gebracht, ohne daß es zu Relativverschiebungen zwischen den zu verbindenden Bauteilen kommt. Die Kraft, die zur Verlagerung des Widerlagers und damit zum Abrollen des Umformbauteils erforderlich ist, wirkt nur zwischen dem Gegenblech und dem Umformbauteil.
  • Im folgenden ist die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Das grundlegende Prinzip wird mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 erläutert, wobei jeweils in der linken Bildhälfte die Situation vor der Montage und in der rechten Bildhälfte die Situation nach der Montage dargestellt ist. In den Figuren 3 bis 6 sind vier weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
  • In der Figur 1 ist eine Vorrichtung zum Verbinden von in einem Abstand x zueinander liegenden Blechen 1 und 2 dargestellt.
  • Am Blech 2 ist ein Umformbauteil 3 angeformt. Der Umformbauteil 3 ist napfartig gestaltet mit zwei annähernd parallel verlaufenden Wandabschnitten 4 und 5, die über die Faltung 6 ineinander übergehen. Die axiale Steifigkeit des Umformbauteils 3 in Pfeilrichtung PF1 ist gegenüber der radialen Steifigkeit in Pfeilrichtung PF2 vergleichsweise gering.
  • Am Boden 7 des Umformbauteils 3 ist eine Mutter 8 als Widerlager 9 für eine Verbindungsschraube 10 festgelegt. Mit Hilfe der Verbindungsschraube 10 und der Mutter 8 werden die Bleche 1 und 2 verpannt. Hierzu wird die Verbindungsschraube 10 durch eine Montageöffnung 11 im ersten Blech 1 und eine Montageöffnung 12 des zweiten Blechs 2 geführt, so daß die Verbindungsschraube 10 in die Mutter 8 eingeschraubt werden kann. Durch das Zusammenwirken der Verbindungsschraube 10 mit der Mutter 8 wird das Umformbauteil 3 unter Verlagerung der Mutter 8 mit einer Axialkraft beaufschlagt. Diese Axialkraft sorgt für ein kontinuierliches Abrollen des Umformbauteils 3, bis dieses mit seinem Boden 7 am Blech 1 anliegt (Figur 1, rechte Bildhälfte). Die sich hierbei ergebende relative Verlängerung des inneren Wandabschnitts 5 wird in einer entsprechenden Verkürzung des äußeren Wandabschnitts 5 ausgeglichen.
  • Voraussetzung für dieses Abrollen des Umformbauteils 3 ist, daß dessen plastische axiale Steifigkeit geringer ist als die elastische Steifigkeit der zu verbindenden Bleche 1 und 2 zueinander. Dies kann durch eine gezielte Anpassung der Wanddicke des Umformbauteils 3 auf den jeweiligen Anwendungsfall bzw. Montagefall erreicht werden.
  • Bei der durch Figur 2 erläuterten Vorrichtung ist ein Umformbauteil 13 als separater Einzelteil ausgebildet. Der Einsatz des Umformbauteils 13 bietet sich in solchen Fällen an, bei denen ein Umformbauteil mit der gewünschten Steifigkeit nicht an einem der zu verbindenden Bauteile selbst ausgeformt werden kann.
  • Das Umformbauteil 13 ist in einer Montageöffnung 14 am in Bildebene gesehen unteren Blech 15 plaziert (Figur 2, linke Bildhälfte). Mit dem radial zu den Wandabschnitten 16, 17 ausgerichteten Schenkelabschnitt 18 ist der Umformbauteil 13 am Blech 15 festgeschweißt.
  • Im Boden 19 ist eine Öffnung 20 vorhanden, zu der fluchtend die Mutter 21 befestigt ist. Durch eine Montageöffnung 22 im oberen Blech 23 wird die Verbindungsschraube 24 geführt und in die Mutter 21 geschraubt. Hierdurch wird wiederum der kontinuierliche Abrollvorgang des Umformbauteils 13 bewirkt, bis der Boden 19 auf der Unterseite des Blechs 23 anliegt.
  • Aus der Figur 3 geht eine Vorrichtung hervor, bei der einem Umformbauteil 25 eine Hülse 26 als Stabilisierungselement 27 zugeordnet ist. Hierdurch wird eine Erhöhung der Steifigkeit in radialer Richtung erreicht. Das Stabilisierungselement 27 ist in seiner Kontur an den Umformbauteil 25 angepaßt und durch entsprechende Abstimmung der Wanddicke und des Werkstoffs auf die erforderliche Steifigkeit abgestimmt.
  • Ansonsten entspricht die Darstellung der Figur 3 derjenigen der Figur 2, so daß entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
  • Figur 4 zeigt eine Möglichkeit, die radiale und plastische axiale Steifigkeit eines Umformbauteils 28 durch eine Abwandlung in der Form zu variieren. Dies geschieht bei dem Umformbauteil 28 dadurch, daß der Abstand y zwischen den Wandabschnitten 29, 30 größer gewählt ist als beispielsweise bei dem Umformbauteil 3 gemäß der Figur 1. Mit der Vergrößerung des Abstands y ergibt sich im Scheitelbereich 31 zwischen den Wandabschnitten 29, 30 eine Vergrößerung des Krümmungsradius R.
  • Aus der Figur 5 geht eine Vorrichtung hervor mit einem Umformbauteil 32, welcher einen etwa parallel zur Achse der Verbindungsschraube 33 ausgerichteten Wandabschnitt 34 mit einer wellenartigen Struktur besitzt.
  • Der Umformbauteil 32 weist desweiteren einen parallel zum Blech 35 ausgerichteten Boden 36 zur Anlage des Widerlagers 37 auf. Am Blech 38 ist der Umformbauteil 32 mit seinem sich parallel zum Blech 38 erstreckenden Rand 39 schweißtechnisch festgelegt.
  • Bei der Montage wird die wellenartige Struktur des Wandabschnitts 34 auseinandergezogen, wobei die Umformung ausschließlich zwischen den Blechen 35 und 38 stattfindet.
  • Anhand der Figur 6 ist eine Ausführungsform beschrieben, welche in Anwendungsfällen zum Einsatz gelangen kann, bei denen die plastische Steifigkeit eines Umformbauteils nicht kleiner als die elastische Steifigkeit der zu verbindenden Bauteile gestaltet werden kann.
  • Die Bleche 40, 41 werden gemäß der Erfindung mittels einer Verbindungsschraube 42 und der Mutter 43 miteinander verspannt, wobei am Blech 41 ein Umformbauteil 44 in der beschriebenen Weise angeformt ist.
  • Dem freien Ende 45 der Verbindungsschraube 42 ist ein Abstützlager 46 in Form eines Gegenblechs 47 zugeordnet. Das Gegenblech 47 bildet Bestandteil eines topfartig ausgebildeten Blechbauteils 48, der auf den Umformbauteil 44 gesetzt ist. Mit seinem umlaufenden Rand 49 ist der Blechbauteil 48 am Blech 41 festgelegt. Der axial zur Verbindungsschraube 42 ausgerichtete Wandabschnitt 50 des Blechbauteils 48 liegt am Wandabschnitt 51 des Umformbauteils 44 an.
  • Bei der Montage wird die Verbindungsschraube 42 in die Mutter 43 geschraubt, bis sie das Gegenblech 47 berührt (Figur 6a). Bei der Fortsetzung der Schraubbewegung werden der Umformbauteil 44 und das Gegenblech 47 gegeneinander verspannt bzw. gespreizt (Figur 6b). Die Mutter 43 wird hierdurch auf das Blech 40 zu bewegt, wobei der Umformbauteil 44 axial abgerollt wird. Während dieses Vorgangs wird die Dicke des Gegenblechs 47 durch die Spitze 52 der Verbindungsschraube 42 örtlich verringert. Das Gegenblech 47 ist hinsichtlich Werkstoff, Geometrie und Dicke so ausgebildet, daß es von der Verbindungsschraube 42 durchstoßen wird, wenn der Boden 53 des Umformbauteils 44 am oberen Blech 40 anliegt (Figur 6c).
  • In der zuvor beschriebenen Weise kann der Umformbauteil 44 in seine Montagestellung überführt werden, ohne daß es zu Relativverschiebungen zwischen den Blechen 40 und 41 kommt. Die notwendige Kraft zur Verschiebung des Bodens 53 gegen das obere Blech 40 wirkt nur zwischen dem Gegenblech 47 und dem Umformbauteil 44.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1 -
    Blech
    2 -
    Blech
    3 -
    Umformbauteil
    4 -
    Wandabschnitt
    5 -
    Wandabschnitt
    6 -
    Faltung
    7 -
    Boden
    8 -
    Mutter
    9 -
    Widerlager
    10 -
    Verbindungsschraube
    11 -
    Montageöffnung in 1
    12 -
    Montageöffnung in 2
    13 -
    Umformbauteil
    14 -
    Montageöffnung in 15
    15 -
    Blech
    16 -
    Wandabschnitt
    17 -
    Wandabschnitt
    18 -
    Schenkelabschnitt
    19 -
    Boden v.13
    20 -
    Öffnung
    21 -
    Mutter
    22 -
    Montageöffnung
    23 -
    Blech
    24 -
    Verbindungsschraube
    25 -
    Umformbauteil
    26 -
    Hülse
    27 -
    Stabilisierungselement
    28 -
    Umformbauteil
    29 -
    Wandabschnitt
    30 -
    Wandabschnitt
    31 -
    Scheitel
    32 -
    Umformbauteil
    33 -
    Verbindungsschraube
    34 -
    Wandabschnitt
    35 -
    Blech
    36 -
    Boden
    37 -
    Widerlager
    38 -
    Blech
    39 -
    Rand
    40 -
    Blech
    41 -
    Blech
    42 -
    Verbindungsschraube
    43 -
    Mutter
    44 -
    Umformbauteil
    45 -
    freies Ende v. 42
    46 -
    Abstützlager
    47 -
    Gegenblech
    48 -
    Blechbauteil
    49 -
    Rand v. 48
    50 -
    Wandabschnitt v. 48
    51 -
    Eandabschnitt v. 44
    52 -
    Spitze v. 42
    53 -
    Boden v. 44
    PF1-
    Pfeil
    PF2-
    Pfeil
    R -
    Krümmungsradius
    x -
    Abstand
    y -
    Abstand

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Verbinden von im Abstand zueinander anzuordnenden und mit Montageöffnungen (11, 12, 14, 22) versehenen Bauteilen (1, 2, 15, 23, 35, 38, 40, 41) mittels einer Verbindungsschraube (10, 24, 33, 42) und dieser zugeordnetem Widerlager (8, 9, 21, 37, 43), dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Bauteil (2, 15, 38, 41) ein bei der Verschraubung durch das Widerlager (8, 9, 21, 37, 43) axial zur Verbindungsschraube (10, 24, 33, 42) in Richtung auf den ersten Bauteil (1, 23, 35, 40) verlagerbarer Umformbauteil (3, 13, 25, 28, 32, 44) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformbauteil (3, 44) einstückiger Bestandteil des zweiten Bauteils (2, 41) ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformbauteil (13, 25, 28, 32) fügetechnisch mit dem zweiten Bauteil (15, 38) verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformbauteil (3, 13) zwei annähernd parallel zueinander sowie zur Achse der Verbindungsschraube (10, 24) verlaufende Wandabschnitte (4, 5, 16, 17) und einen annähernd quer zu dem Wandabschnitt (5, 17) ausgerichteten Boden (7, 19) zur Anlage des in Form einer Mutter (8, 21) ausgebildeten Widerlagers umfaßt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformbauteil (32) einen etwa parallel zur Achse der Verbindungsschraube (33) ausgerichteten Wandabschnitt (34) mit einer wellenartigen Struktur besitzt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Umformbauteil (25) ein an seine Kontur angeglichenes Stabilisierungselement (27) zugeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem freien Ende (45) der Verbindungsschraube (42) ein Abstützlager (46) zugeordnet ist.
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